(57)【要約】【課題】  平板状の光源を有するソーラーシミュレーターの測定精度を向上させる。【解決手段】  本発明のある態様においては、ある範囲に平面状に並ぶ複数の点状光源を有する光源の配列と、光源の配列の並ぶ面から離間して配置される有効照射域と、光源の配列において各点状光源の間隙を通過する有効照射域の向きからの光の少なくとも一部を吸収する光吸収部とを備えるソーラーシミュレーターが提供される。ある好ましい態様においては、その光吸収部は、各点状光源の間隙の少なくとも一部に配置された吸収面を備える吸収層５２とされる。また、別の好ましい態様においては、複数の点状光源を保持し各点状光源の間隙の少なくとも一部が透光部５４とされる透光性基板２Ｙをさらに備えており、光吸収層５６が、透光部を通過した有効照射域の向きからの光を吸収する位置に設けられる。
2011152082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある範囲に平面状に並ぶ複数の点状光源を有する光源の配列と、
該光源の配列において点状光源が並ぶ面から離間して配置され、該光源の配列からの光を受け、少なくとも一部に検査対象の太陽電池の受光面が配置される有効照射域と、
該光源の配列において各点状光源の間隙を通過する該有効照射域の向きからの光の少なくとも一部を吸収する光吸収部と
を備える
ソーラーシミュレーター。
【請求項２】
前記光吸収部が、各点状光源の間隙の少なくとも一部に配置された吸収面を備える吸収層である
請求項１に記載のソーラーシミュレーター。
【請求項３】
前記複数の点状光源を保持し、各点状光源の間隙の少なくとも一部が透光部とされる透光性基板をさらに備えており、
前記光吸収部が、前記有効照射域の向きから前記透光部を通った光を吸収する位置に設けられている
請求項１に記載のソーラーシミュレーター。
【請求項４】
前記透光部の光を通過させる前記透光性基板の前面または裏面の少なくともいずれかの面に反射防止膜が施されている
請求項３に記載のソーラーシミュレーター。
【請求項５】
前記該光源の配列における前記範囲を取り囲むように配置される反射ミラーをさらに備える
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のソーラーシミュレーター。
【請求項６】
前記点状光源が、単色の発光ダイオード、または、蛍光体と単色発光のチップとが一体化された発光ダイオードである
請求項１に記載のソーラーシミュレーター。
【請求項７】
前記点状光源が、ハロゲンランプ、キセノンランプ、またはメタルハライドランプである
請求項１に記載のソーラーシミュレーター。
【請求項８】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のソーラーシミュレーターと、
該ソーラーシミュレーターに接続され、該ソーラーシミュレーターの前記光源の配列によって照射される光の量を制御する光量制御部と、
該ソーラーシミュレーターの前記有効照射域の少なくとも一部に受光面が配置される検査対象の太陽電池に電気的に接続され、電気的な負荷を与えながら該太陽電池の光電変換特性を測定する電気計測部と
を備える
太陽電池検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池を検査するためのソーラーシミュレーターおよび太陽電池検査装置に関する。さらに詳細には、本発明は、点状光源による光源の配列を用いたソーラーシミュレーターおよびそのソーラーシミュレーターを用いた太陽電池検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生産された太陽電池の光電変換特性を検査するために、所定の光を照射しながら太陽電池の電気的な出力特性が測定されている。この測定においては、一定の条件を満たす光を太陽電池に照射するための光源装置すなわちソーラーシミュレーターが利用されている。【０００３】
ソーラーシミュレーターにおいては、太陽光に近似した分光スペクトルの照射光を生成するため、例えばキセノンランプやハロゲンランプなどの発光体に適当なフィルターを組み合わせたものが光源とされる場合が多い。特に、量産される太陽電池を検査するためのソーラーシミュレーターには、上記分光スペクトルに加えて、太陽電池の受光面における光の強さすなわち放射照度（irradiance）を均一にするようにも注意が払われる。というのは、測定される光電変換特性に基づいて量産される太陽電池の品質管理が行なわれることから、測定結果は、別の太陽電池のものと比較または対照されるためである。以下、ソーラーシミュレーターにおいて太陽電池の測定のための光が照射される面を「照射面」、その照射面のうち太陽電池の受光面が位置することが想定されている範囲を「有効照射域」という。【０００４】
従来のソーラーシミュレーターにおいては、有効照射域内の放射照度を均一にするために、光源から照射面までのいずれかの位置に拡散光学系やインテグレート光学系が配置されている。これらの光学系は、光源からの光を拡散させたり集光させたりして光が伝播する距離の途中において光の向きを制御することにより、有効照射域において放射照度を均一化するための光学素子である。例えば、集積型太陽電池のような大面積の太陽電池の測定のために放射照度をこの従来の手法にしたがって均一化しようすると、光が伝播する距離を、測定対象の太陽電池（被測定太陽電池）のサイズに合わせて増大させる必要が生じる。このため、大面積の太陽電池を均一化された放射照度によって照明する従来の手法のソーラーシミュレーターは大きな空間を占めざるを得ない。【０００５】
一方、ソーラーシミュレーターの光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの固体光源を平面状に配列した平板状の光源ユニットを利用することが提案されている（例えば、特許文献１：特表２００４−５１１９１８号公報、および特許文献２：特開２００４−２８１７０６号公報）。これらの提案のように、ソーラーシミュレーターに平板状の光源ユニットを適用すると、平板状の光源ユニットをいくつかタイル状に並べることにより有効照射域を容易に拡大することが可能となる。このような平板状の光源ユニットを用いるソーラーシミュレーターでは、キセノンランプやハロゲンランプを用いるソーラーシミュレーターよりも光源から照射面までの光路長を短くすることが可能である。これは、光源と照射面の間には、放射照度を均一化するための大掛かりな光学系を必要としないためである。このように、平板状の光源ユニットを用いると、太陽電池の大型化への対応が容易になり、ソーラーシミュレーター自体の大型化も抑制しやすいという利点が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００４−５１１９１８号公報
【特許文献２】特開２００４−２８１７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示される平板状の光源ユニットを用いるソーラーシミュレーターにおいては、より高精度な小型のソーラーシミュレーターを用いて測定された太陽電池の電流電圧特性とは異なる測定結果が得られるために誤差が生じる場合がある。そのような誤差が特に問題となるのは、典型的には、光反射率が異なるいくつかの太陽電池の測定結果を対照させる場合である。例えば、本来は同一の光電変換特性を示す二種類の太陽電池を測定するとする。当然ながらこの場合には、測定された両太陽電池の光電変換特性を対照させると測定結果は一致すべきである。しかし、平板状の光源ユニットを用いたソーラーシミュレーターを用いると、例えば同一の光電変換特性を示す二つの太陽電池が互いに異なる光反射率を持っている場合には、同一となるべき測定結果が相違してしまう場合がある。【０００８】
この測定結果の相違が顕在化するもう一つの典型例は、同一種類のいくつかの太陽電池を面積つまりサイズを変更して測定結果を対照させる場合である。つまり、本来は、サイズのみを変更した同一種類の二つの太陽電池からは、そのサイズの違いのみを反映した電流電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）が得られるべきである。そしてその本来の場合には、例えば両太陽電池の光電変換効率は同一の値となる。具体例で説明すると、光電変換に寄与する面積比が２：１という関係にある大小二つの太陽電池の電流電圧特性の測定結果においては、本来、例えば各電圧の電流値も２：１となり、両太陽電池から算出される光電変換効率は同一となるべきである。ところが実際の平板状の光源ユニットを用いたソーラーシミュレーターによってサイズのみを変更した二つの太陽電池の測定結果を対照させても必ずしもこのような結果は得られない。例えば、電流値が面積比を正しく反映せず、同一となるべき光電変換効率が互いに異なった値とてることがある。以下、個別の太陽電池からえられるいくつかの測定結果を対比する手法を「対照させる」といい、いくつかの個別の太陽電池を対照させる目的の測定を「対照測定」という。【０００９】
対照測定の結果における上述した不一致に対して、例えば、光反射率の異なる太陽電池を測定するたびにソーラーシミュレーターを較正（calibration）したり、太陽電池のサイズごとにソーラーシミュレーターの較正を実行するという対処方法も考えられる。しかし、較正を頻繁に用いる測定を行なうと、測定対象の太陽電池の各個体の光反射率やサイズを事前に把握する手順が必要となり、測定処理の運用や管理が複雑になる。さらに、被測定太陽電池の種類やサイズごとに、例えば別々のソーラーシミュレーターを準備したり、一つのソーラーシミュレーターの動作モードを切り替える動作を行なう対処方法も考えられる。しかし、そのような対処ではソーラーシミュレーターを複数用いる必要が生じたり、各ソーラーシミュレーター間、または動作モード間の測定結果の不一致など新たな問題を生じさせる。したがって、これらの対処方法はいずれも実用性が乏しい。【００１０】
本発明は、平板状の光源を採用するソーラーシミュレーターによる太陽電池の測定結果の間の不一致を低減し、様々な種類や様々なサイズの太陽電池の光電変換特性を互いに対照させることを可能とすることにより、生産される太陽電池の品質管理を容易にすることに寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の発明者らは、上述した課題が照射光の再反射に起因していることを突止めた。ここで、再反射とは、ソーラーシミュレーターから太陽電池に向かって照射された光のうちの一部が太陽電池の表面または内部において反射してその方向を反転させ、ソーラーシミュレーター側に戻ってゆき、ソーラーシミュレーターにおいてもう一度反射して太陽電池に照射される現象である。この再反射による光（以下、「再反射光」という）は、平板状の光源ユニットが発光によって出射する光とともに被測定太陽電池を照射する光の一部となる。このため、被測定太陽電池は再反射光を含んだ光を発電に利用してしまう。再反射がある場合の電流電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）の測定の状況についてさらに詳述する。【００１２】
まず、互いに光反射率が異なるいくつかの太陽電池の測定結果を対照させる場合について説明する。この場合には、太陽電池自体の反射率が異なるために再反射の強度が太陽電池ごとに違った値となる。その結果、太陽電池自体に照射される光の放射照度が太陽電池ごとに変動してしまうためそこから得られる測定結果を対照させることは難しくなる。なお、太陽電池の光反射率が異なる原因には、太陽電池の種類が異なるばかりではなく、例えば量産されている太陽電池の個々の個体の反射率がばらつくことも含まれている。【００１３】
次に、互いにサイズの異なるいくつかの太陽電池の測定結果を対照させる場合について説明する。この場合に測定結果の対照が困難になっているのは、太陽電池のサイズが異なることによって、再反射の影響が異なっているためである。つまり、太陽電池の中央部は、周縁部に比べて再反射光の影響をより強く受ける。太陽電池の周縁部では太陽電池の外側からの再反射光が無いのに対し、中央部では全方向からの再反射光があるためである。サイズが異なる太陽電池の測定結果を対照させようとしても、中央部と周縁部の相対的な比率が異なることによって再反射の影響が異なるため、再反射がある場合に測定結果を対照することは困難となる。なお、本段落においては、説明を簡単にするため、有効照射域のうち太陽電池の存在しない領域からはソーラーシミュレーターに戻る光が無いものと仮定して説明している。【００１４】
このように、光電変換特性の測定の際に再反射が生じると、なんらかの測定結果が得られても、その測定結果は、太陽電池それ自体の特性をそのまま反映しているのか、あるいは、光反射率やサイズの違いによって影響を受けているのかが判然としなくなる。逆に、もしソーラーシミュレーターを用いる測定における光路のどこかで再反射を防止することができるなら、再反射の影響を考慮する必要がなくなり測定結果がより信頼できるものとなる。ここで、再反射を防止するための対策は、測定対象物である太陽電池に対する光反射率やサイズの許容範囲を広げるため、ソーラーシミュレーターのみで達成されるのが望ましい。そこで、本願の発明者らは、特に平板状の光源の配列を用いるソーラーシミュレーターにおいてどの要素が再反射に関与しているかを綿密に調査した。【００１５】
発明者らが注目したのは、微小な発光体を有する光源（以下、「点状光源」という）を多数用いた平板状の光源の配列それ自体の構成である。点状光源を多数用いる光源の配列は、一般の照明機器のためにも用いられている。このような照明用途の場合には、点状光源と点状光源との間に光反射性の物体が配置されることがある。この理由は、光の損失を減らしてより多くの光束（または放射束）を利用するためである。このための光反射性の物体としては、例えば白色の拡散反射層が用いられる。また、そのような光反射性の物体が用いられない場合であっても、一般の照明機器においては、例えば点状光源を駆動するための配線の金属層がそのまま点状光源の間隙に露出していることが多い。ところが、これらのような一般の照明機器のための光源の配列の構成を太陽電池の測定のためのソーラーシミュレーターにそのまま採用すると、光源の配列の構成それ自体が再反射の原因となることを本願の発明者らは突止めた。白色の拡散反射層や金属層といった光反射性の物体は、照明の効率が高まる作用を生じさせると同時に、他方では太陽電池から戻ってきた光を再び太陽電池に向けて反射させてしまうためである。【００１６】
そこで、発明者らは、一般の照明機器の場合とは全く逆に、光を吸収する吸収部を採用することにより、平板状の光源の配列を用いるソーラーシミュレーターにおける再反射が抑制されることを見出し、本願の発明を創出するに至った。【００１７】
すなわち、本発明のある態様においては、ある範囲に平面状に並ぶ複数の点状光源を有する光源の配列と、該光源の配列において点状光源が並ぶ面から離間して配置され、該光源の配列からの光を受け、少なくとも一部に検査対象の太陽電池の受光面が配置される有効照射域と、該光源の配列において各点状光源の間隙を通過する該有効照射域の向きからの光の少なくとも一部を吸収する光吸収部とを備えるソーラーシミュレーターが提供される。【００１８】
本発明のかかる態様において、「光源の配列」（an array of light sources）とは、任意の並びになっているいくつかの光源からなる光源の集合を指している。また、「各点状光源の間隙」とは、点状光源を含んでいる面すなわち光源の配列の面において、点状光源以外の部分のうちのすべてまたは一部を指している。なお、「点状光源」とは、微小な領域にて発光する光源を意味しており、幾何学的な意味での点からのみ光が放たれる光源には限定されない。さらに、「有効照射域の向きからの光の少なくとも一部」とは、有効照射域の側から入射してくる光の任意の一部をいう。ここでの「一部」とは、光が入射または通過する領域の一部、光の入射方向がある角度範囲から入射するときのその角度範囲のうちの一部、および光の発光スペクトル（放射スペクトル）における波長域（発光波長帯域）のうちの一部、といった任意の観点における一部分を指している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のいずれかの態様によれば、再反射が効果的に抑制されることにより、ソーラーシミュレーターによる照射光の放射照度が被測定太陽電池の光反射率やサイズに依存して変化することが防止され、太陽電池の光電変換特性を測定するためのソーラーシミュレーターを用いた光の照射を制御性よく行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のある実施形態の太陽電池検査装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明のある実施形態の太陽電池検査装置におけるソーラーシミュレーターの概略構成を示す概略断面図（図２（ａ））と概略平面図（図２（ｂ））である。
【図３】本発明のある実施形態における光源の配列を拡大して示す断面図であり、図３（ａ）および図３（ｂ）は当該実施形態における吸収部の配置の例を示す。
【図４】本発明のある実施形態におけるソーラーシミュレーターにおいて、光源ユニット内の点状光源の典型的な配列を示す平面図である。
【図５】本発明のある実施形態におけるソーラーシミュレーターにおいて、光源ユニット内の点状光源の典型的な配列を示す平面図である。
【図６】従来のソーラーシミュレーターを採用する太陽電池検査装置によって測定した大型太陽電池と小型太陽電池の測定結果を対照させて示すグラフであり、電流電圧特性図（図６（ａ））と、電力特性（図６（ｂ））とである。
【図７】本発明のある実施形態におけるソーラーシミュレーターを採用する太陽電池検査装置によって測定した大型太陽電池と小型太陽電池の測定結果を示すグラフであり、電流電圧特性図（図７（ａ））と、電力特性（図７（ｂ））とである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下の説明に際し特に言及がない限り、全図にわたり共通する部分または要素には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。
【００２２】
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態の太陽電池検査装置１００の概略構成を示す斜視図である。本実施形態の太陽電池検査装置１００は、ソーラーシミュレーター１０と光量制御部２０と電気計測部３０とを備えている。光量制御部２０は、ソーラーシミュレーター１０に接続され、ソーラーシミュレーター１０内部の光源の配列２によって照射される光２８の強度を制御する。また、電気計測部３０は、被測定太陽電池２００（以下、「太陽電池２００」という）に電気的に接続されており、その太陽電池２００に電気的な負荷を与えながら電流電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定する。この太陽電池検査装置１００は、ソーラーシミュレーター１０によって所定の放射照度とされた光２８を有効照射域４に位置する太陽電池２００の受光面２２０に対して照射する。この光が照射された状態で電気計測部３０によって測定された太陽電池２００の電流電圧特性からは、太陽電池２００の光電変換特性の数値指標として、例えば開放電圧値、短絡電流値、変換効率、曲線因子などの数値指標が求められる。
【００２３】
［ソーラーシミュレーターの構成］
ソーラーシミュレーター１０の構造についてさらに説明する。図２は、本実施形態の太陽電池検査装置１００のソーラーシミュレーター１０の概略構成を示す概略断面図（図２（ａ））と概略平面図（図２（ｂ））である。概略断面図（図２（ａ））には太陽電池２００の配置が模式的に示されている。ソーラーシミュレーター１０は、光源の配列（an array of light emitters）２と有効照射域４とを備えている。
【００２４】
有効照射域４は、光源の配列２の発光面２２から離間して配置されている照射面８の一部であり、照射面８のうち、太陽電池２００の受光面２２０が位置することが想定されている範囲をいう。したがって、有効照射域４は光源の配列２からの光２８を受け、少なくとも一部に検査対象の太陽電池２００の受光面２２０が配置される領域となる。なお、太陽電池２００には、種々の光反射率やサイズのものが想定されている。このため、太陽電池２００の配置は、ソーラーシミュレーター１０の有効照射域４の少なくとも一部に太陽電池２００の受光面２２０が位置するような配置である。太陽電池２００が小型のものである場合、有効照射域４において太陽電池２００が配置されていない領域が生じる。そのような領域は、測定への影響を避けるために光を吸収する背景板（図示しない）によって覆われている。
【００２５】
［光源の配列］
光源の配列２は、範囲２４において発光面２２のように平面状に並ぶ複数の点状光源２６を備えている。光源の配列２の範囲２４は例えば矩形とされていて、その矩形の範囲２４においては、点状光源２６が縦横に一定のピッチにて並ぶ配列に配置されている。光源の配列２は、図２に示したように、例えば光源ユニット２Ａを一つ以上含む集合からなるように構成することも可能である。この場合の光源ユニット２Ａは、例えば平板状の回路基板（circuit board）に配列された複数の点状光源２６を含んでおり、各点状光源２６はその回路基板に配置されて支持されている。
【００２６】
［吸収層］
光源の配列２の点状光源２６の間隙には、吸収層５２が設けられている。このソーラーシミュレーター１０によって太陽電池２００の光電変換特性を測定する場合、反射光が生じる可能性があるのは、典型的には、太陽電池２００の表面または内部と、例えばガラス製の天板４８の上下の表面である。図２（ａ）には、太陽電池２００の表面により反射した反射光２８Ａおよび天板４８の下方の表面により反射した反射光２８Ｂを例示している。これらのいずれを原因とする反射光であっても、ソーラーシミュレーター１０側に戻った反射光２８Ａおよび２８Ｂのうちほとんどは吸収層５２により吸収される。そのため、反射光２８Ａおよび２８Ｂのうち再び太陽電池２００に戻る光は吸収層５２を用いない場合に比べてごく弱い光となる。こうして、太陽電池２００からの光が光源の配列２においてもう一度反射して再び太陽電池２００に戻り放射照度の値を狂わせる、という現象の発生を防止ないし顕著に低減することが可能となる。
【００２７】
図３は、本実施形態における光源の配列２を拡大して示す断面図であり、図３（ａ）は本実施形態における吸収部５の配置の例を示している。本実施形態におけるソーラーシミュレーター１０における吸収部５は、図３（ａ）に示すように、点状光源２６を配列する基板２Ｘの点状光源以外の部分に吸収層５２が配置されて構成されている。この吸収層５２の有効照射域４側の面は、各点状光源２６の間隙の少なくとも一部に配置された吸収面５２Ａとなっている。なお、ソーラーシミュレーター１０側に戻った光のうちのどの程度の光が吸収層５２によって吸収されるかは、種々の要因に依存している。その要因には、吸収層５２の光反射率がどの程度か、また、各点状光源２６の間隙のうちどの程度の面積割合が吸収層５２によって埋められているかどうかといった要因が含まれている。
【００２８】
本実施形態のソーラーシミュレーター１０の吸収部５として採用される吸収層５２は、有効照射域４の側からそこに入射する光のうちの少なくとも一部を吸収するような吸収面５２Ａを備える任意の層である。吸収層５２を形成するために用いることができる材質は、材質自体が大きな光吸収性を示す物質であり、具体例としてはカーボンブラックを含む吸収性塗料を挙げることができる。これ以外の吸収層５２の典型例としては、基板の表面にエッチング等により光吸収性を付与した表面処理層や、光吸収性のある布（例えば黒色ビロード生地など）を貼付した層、光吸収性のフィルムを貼付した層を挙げることができる。光吸収による反射防止の効果が十分得られるために吸収層５２として好ましいものは、太陽電池の発電感度のある波長帯域または照射光の発光波長帯域のいずれかの帯域において高い吸収係数を持つものである。また、吸収層５２の吸収面５２Ａは各点状光源２６の間隙の少なくとも一部、好ましくは間隙のすべてを埋めるように配置されている。
【００２９】
［変形例：吸収層の異なる配置］
ちなみに、本実施形態においては、再反射を抑制するための吸収部５の構成は、光源ユニットの基板２Ｘの有効照射域４側の面に配置された吸収層５２に限定されるものではない。本実施形態において他の吸収部５を備える構成を変形例として説明する。図３（ｂ）は本実施形態において吸収部５を変更した変形例のソーラーシミュレーター１０Ａの構成を示している。この変形例のソーラーシミュレーター１０Ａにおいては、図３（ｂ）に示すように、光源ユニットのための基板２Ｙとして透光性のある材質の基板が採用されている。この場合、各点状光源２６の間隙の少なくとも一部が透光部５４となる。その透光部５４を通った光は、有効照射域４からみて基板２Ｙの背後に出射する。その基板２Ｙの背後には、基板２Ｙを透過した光を吸収するための吸収層５６が適当な位置に吸収部５として配置されている。より具体的には、図３（ｂ）においては、基板２Ｙの背後の空間は板材によって覆われていて、その内面に吸収層５６が配置されて吸収部５として機能する。この吸収層５６は、図３（ａ）に関連して説明した吸収層５２と同様に、光吸収性を示す種々の材質によって形成することができる。このため、各点状光源２６の間隙を通過した光のほとんどは吸収層５２に吸収されてしまい、再度太陽電池に向かう光はごくわずかとなる。
【００３０】
なお、この変形例のソーラーシミュレーター１０Ａの構成においては、各点状光源２６の間隙にあたる部分には、透光部５４以外にも何からの不透明な要素が配置されていてもよい。つまり、点状光源２６の点灯動作に必要な電気配線等の構成を透光性にすることまでは要求されない。このような不透明な要素の太陽電池側の面には、好ましくは光吸収性の材質からなる吸収部（図示しない）が設けられていて、再反射を抑制するようになっている。
【００３１】
この変形例のソーラーシミュレーター１０Ａにおいて、さらに好ましくは、基板２Ｙのいずれかまたは両方の表面に反射防止処理が施されている。この反射防止処理は、典型的には反射防止膜を基板２Ｙの表面に配置することにより行なわれる。このような反射防止処理は、透光部５４を通過する光の基板２Ｙの表面における表面反射を低減させるように機能する。この構成では、基板２Ｙを通過する際に表面反射によって光が反射して再び太陽電池２００に入射することが防止される。この場合の反射防止処理は、太陽電池２００の発電感度のある波長帯域、または照射される光の発光波長帯域において基板２Ｙの透光部５４における表面反射を十分に小さい反射率としうる任意の処理を含んでいる。この反射防止処理が反射防止膜によるものである場合、その反射防止膜の典型例は、いわゆるＡＲコート（anti reflection coating）である。これ以外にもこの反射防止膜には、例えば低屈折率層を配置した反射防止膜、サブミクロンスケールの微小な凹凸形状を付与した層など、任意の反射防止処理を採用することが可能である。
【００３２】
［反射ミラー］
再び図２および図３（ａ）のソーラーシミュレーター１０について説明する。ソーラーシミュレーター１０は、好ましくはさらに反射ミラー６も備えている。この反射ミラー６は、光源の配列２の範囲２４を取り囲むように配置される。反射ミラー６の具体的な配置は典型的には以下のようなものである。まず、光源の配列２は、ある範囲２４にわたって平面状に散らばって並んでいる複数の点状光源２６を有している。その範囲２４は、点状光源２６を含んで広がる面つまり発光面２２のうちの点状光源２６が並んでいる範囲の平面領域である。ここで、このように配置される光源の配列２の範囲２４と有効照射域４とのうち、いずれか一方を上面とし、他方を底面とするような柱状の立体を想定する。反射ミラー６が配置されるのは、その柱状の立体の側面の位置である。例えば、図２に示したように、光源の配列２の範囲２４と有効照射域４とがともに同一形状の矩形であれば、光源の配列２の範囲２４と有効照射域４と反射ミラー６とが四角柱をなしており、反射ミラー６がその四角柱の側面の位置に配置される。なお、図２に示した典型例において、光源の配列２の範囲２４は対応する有効照射域４と同一の形状にされている。また、有効照射域４と光源の配列２の発光面２２とは、互いに対して平行を保って離間された面の対をなしていて、反射ミラー６は、有効照射域４と光源の配列の発光面２２との両方に対して垂直に向いている。ここで、反射ミラー６に期待される機能は、有効照射域４の中央部４４と比べて周縁部近傍４２における放射照度の低下を防止する機能である。このため、反射ミラー６の反射機能は、反射ミラー６のうち、典型的には有効照射域４の存在する側の面６２、つまり図２（ｂ）の内側に向く反射ミラー６の面６２に対して提供される。
【００３３】
反射ミラー６は、光源の発光波長帯域において十分な反射率を有するミラーが選択される。たとえば、金属をガラスなどの基板（substrate）に層状に形成した金属反射鏡や、誘電体薄膜を基板に多層膜として形成した誘電体多層膜反射鏡が使用される。反射ミラー６の反射率は可能な限り高い方が好ましい。
【００３４】
太陽電池２００の配置は、ソーラーシミュレーター１０の光源の配列２に受光面２２０を向けて配置される。図２のソーラーシミュレーター１０の配置における太陽電池２００は、具体的には例えばガラス製の天板４８の上面に載置されており、図２（ａ）の紙面の下方に受光面２２０を向けている。この配置において照明のための光２８は、図２（ａ）において下方から受光面２２０に向けて照射される。
【００３５】
図２（ａ）に示したソーラーシミュレーター１０の天板４８には、ガラスの板材のように光を透過させる部材が用いられている。この場合、有効照射域４は光源の配列２の発光面２２に対応するように離間して配置される天板４８の両面のうち、図２（ａ）の向きでの上面となる照射面８の一部である。したがって、例えば、天板４８がガラス製である場合の有効照射域４は、天板４８を通して、図２（ａ）の下方の光源の配列２からの光を受ける。つまり、有効照射域４は、図２（ａ）の紙面上の上方に表面を向けている照射面８の一部として規定されていると同時に、下方からの光を受光している。なお、図２（ａ）においてソーラーシミュレーター１０は図の下方から光２８が照射される向きに描かれているが、ソーラーシミュレーター１０の配置や光２８の照射の方向は特段限定されるものではない。すなわち、ソーラーシミュレーター１０の配置や光２８の照射の方向が任意の向き、例えば、光２８の照射の方向が横向きや下向きとなるようにソーラーシミュレーター１０が配置されてもかまわない。これらの場合には、上述した天板４８は必要とされないため、有効照射域は別の態様によって規定される。例えば、光２８の照射の方向が横向きの場合には、太陽電池の面は鉛直方向を含むため、一例としては例えば開口の範囲によって有効照射域が規定される。また、光の照射を同様に下向きの場合には、太陽電池は、受光面を上向きにして、受光面とは反対の面を下向けにして支持平板によって下方から支持される。この場合の有効照射域は、例えば支持平板のうち太陽電池を支持する面の範囲によって規定される。
【００３６】
本実施形態において、光源の配列２における各点状光源２６は発光ダイオード（ＬＥＤ）などの固体光源（固体発光素子）とすることができる。ここで、発光ダイオードを利用する点状光源２６の発光態様は特には限定されない。すなわち、例えばある狭い波長範囲に発光スペクトルが集中している単一色の発光態様の発光ダイオードを採用することができる。これ以外にも、蛍光体と単一色発光のチップとが一体化された発光ダイオードを用いることにより、より広がった発光スペクトルを提供する発光態様の固体光源も採用することができる。
【００３７】
好ましくは、光源の配列２に含まれる点状光源２６は、すべてが同一の発光態様の光源とされる。すなわち、例えば光源が発光ダイオードである場合には、同一の発光スペクトルを示すように製造された同一種の発光ダイオードをすべての点状光源２６に採用することが好ましい。というのは、例えば発光波長が異なるいくつかの種類の発光ダイオードを混在させて光源の配列２を作製すると、有効照射域４における放射照度分布が波長範囲ごとに異なるためである。これに対し、同一の発光スペクトルを示すように製造された同一種の発光ダイオードを用いると、有効照射域における放射照度の分布は発光スペクトル内のいずれの波長でもほぼ同様となる。個々の各点状光源２６の波長依存性が抑制されるためである。
【００３８】
なお、本実施形態の点状光源２６として利用可能なものには、発光ダイオードのほか、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプなどの各種の光源が含まれている。また、太陽電池検査装置１００のためのソーラーシミュレーター１０においては、光源の配列２として光源ユニット２Ａを複数個タイル状に配列することにより、光源の配列２の面積すなわち有効照射域４を容易に拡張することができる。図1に示したソーラーシミュレーター１０では、光源ユニット２Ａは４個がタイル状に配列されている。
【００３９】
図４は、本実施形態におけるソーラーシミュレーター１０において、各光源ユニット２Ａ内の点状光源２６の典型的な配列を示す平面図である。本実施形態のソーラーシミュレーター１０に用いられる点状光源２６は格子状に配列されており、点状光源２６の各々は規則性を有する位置（格子点）に置かれている。このため、光源ユニット２Ａにおいても点状光源２６は格子状の配列パターンとなっている。その配列パターンは、図４のような正方格子のほか、三角格子としても構わない。図５は、三角格子を採用する変形例の光源ユニット２Ｂにおける点状光源２６の典型的な配列を示す平面図である。本実施形態においては、これらの配列以外にも、例えばハニカム格子の配列パターン（図示しない）を用いることも可能である。
【００４０】
［測定例］
以下、図３（ａ）に示した構造のソーラーシミュレーター１０を採用する太陽電池検査装置１００を用い、同一種類でサイズが異なる二つの太陽電池を対照させる測定（対照測定）の比較測定例および実施測定例を説明する。ここで、比較測定例は、従来のソーラーシミュレーターによる測定を用いて上記対照測定を行う一方、実施測定例としては、本実施形態のソーラーシミュレーター１０による測定を用いて上記対照測定を行なう。
【００４１】
［比較測定例］
比較測定例では、図３（ａ）に示した構成のソーラーシミュレーター１０において吸収層５２のないソーラーシミュレーター（以下、「従来のソーラーシミュレーター」という）を採用する太陽電池検査装置（「従来の太陽電池検査装置」）を用いて太陽電池の光電変換特性を測定した。測定項目は、電流電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）とし、電流値と電圧値とを乗じて得られる電力値も各電圧で求めた。この際、太陽電池のサイズの違いによる測定結果に対する対照測定を行なうため、測定対象を、有効照射域の面積の１００％を覆う太陽電池および同面積の５０％のみを覆う太陽電池とした。以下、有効照射域の面積の１００％および５０％を覆う太陽電池を、それぞれ大型太陽電池および小型太陽電池と記す。なお、光電変換に寄与する領域の面積は、小型太陽電池の面積が大型太陽電池のもののちょうど１／２となっていた。また以下に示す各測定結果のグラフにおいては、測定結果の対照を容易にするため、大型太陽電池による測定結果はそのままの値を示す一方、小型太陽電池による測定結果は電流値および電力値を２倍して示している。
【００４２】
図６は、従来の太陽電池検査装置によって測定した大型太陽電池と小型太陽電池の測定結果を対照させて示すグラフである。図６（ａ）および図６（ｂ）は、それぞれ、同一の従来の太陽電池検査装置によって測定した電流電圧特性と電力特性とを示すグラフである。各グラフにおいて、大型太陽電池および小型太陽電池の測定結果は、それぞれ、「１００％」および「５０％」とラベルされたマークによって示されている。
【００４３】
図６（ａ）には、各電圧における大型太陽電池における電流値と小型太陽電池における電流値を２倍した値が示されている。図６（ａ）のグラフからわかるように、大型太陽電池の電流値は、小型太陽電池における電流値を２倍した値よりも大きな値となっている。対照のための指標として、負荷電圧が０ボルトのときの電流値（短絡電流）をみると、小型太陽電池における電流値を２倍したものを１００％としたとき、大型太陽電池における電流値は１１４．５％の値となっている。また、図６（ｂ）に示されるように、各電圧における電力も、大型太陽電池における値は小型太陽電池における値の２倍よりも大きくなっている。特に、最大の電力（最大出力）では、小型太陽電池における値の２倍を１００％としたとき、大型太陽電池における値は１１１．４％の値となっている。
【００４４】
このように、電流電圧特性および電力特性をサイズの異なる太陽電池の間で対照させると、従来の太陽電池検査装置を利用する比較測定例においては電流および電力の値が太陽電池のサイズを正しく反映していない。ちなみに、この比較測定例において大型太陽電池および小型太陽電池について光電変換効率を計算すると、大型太陽電池の光電変換効率と小型太陽電池の光電変換効率との比は、最大出力の比に対応した値が算出される。つまり、本来は同一種類の太陽電池であるため同一の光電変換効率が得られるべきであるのに、大型太陽電池から求まる光電変換効率は、小型太陽電池の値を１００％としたときに１１１％程度の値となる。
【００４５】
［実施測定例］
次に、本実施形態の実施測定例として、図３（ａ）に示した構成のソーラーシミュレーター１０を採用する太陽電池検査装置１００（図１）を用いて比較測定例と同様の測定を行なった。図７にその結果を示す。測定項目は、図６に示した比較測定例のものと同様とした。また、測定対象の大型太陽電池および小型太陽電池は、いずれも、比較測定例と同じ個体を用いた。
【００４６】
図７は、本実施形態におけるソーラーシミュレーター１０を採用する太陽電池検査装置１００によって測定した大型太陽電池と小型太陽電池の測定結果を示すグラフであり、図７（ａ）および図７（ｂ）は、それぞれ、同じ太陽電池検査装置１００によって測定した電流電圧特性および電力特性を示している。
【００４７】
図７（ａ）に示されるように、各電圧における電流値をみると、大型太陽電池における値は、小型太陽電池における値の２倍にほぼ近い値として計測されている。具体的には、短絡電流についてみると、小型太陽電池における値を２倍したものを１００％としたとき、大型太陽電池における値は１０２．０％となっている。また、図７（ｂ）に示されるように、各電圧における電力も、大型太陽電池における値は小型太陽電池における値の２倍にほぼ一致している。これを最大出力の値でみると、小型太陽電池における値の２倍を１００％としたときの大型太陽電池の値は１００．６％であった。なお、大型太陽電池および小型太陽電池を対象にして太陽電池検査装置１００によって得られたＩ−Ｖ特性の測定値は、基準太陽光となる光源を採用する高精度な小型のソーラーシミュレーターによるものと一致していた。
【００４８】
このように、本発明の実施形態のソーラーシミュレーター１０を採用する太陽電池検査装置１００を用いた実施測定例においては、従来のソーラーシミュレーターを用いる比較測定例との比較において、太陽電池のサイズに依存しない測定が可能であった。つまり、吸収層５２を設けることによって、太陽電池のサイズの違いによる再反射の影響の違いを考慮する必要がないような平板状の光源の配列を採用するソーラーシミュレーターの構成が実現された。なお、光反射率が異なる太陽電池を測定対象とする対照測定の場合についても、サイズの異なる太陽電池の場合と同様に吸収層５２を設けるソーラーシミュレーター１０を採用する太陽電池検査装置１００によって測定することは有効である。ソーラーシミュレーター１０における再反射が有効に防止されるため、光反射率が異なっても照射光の放射照度への影響が軽減されるためである。
【００４９】
上述したように、本実施形態においては、再反射が低減されたソーラーシミュレーターを提供することが可能となり、ひいては、太陽電池の光電変換特性の測定結果が測定対象の太陽電池の光反射率やサイズに依存して太陽電池の測定結果を対照させる際の困難を回避することが可能となる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。上述した実施形態および実施測定例は、発明を説明するために記載されたものであり、本出願の発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきものである。加えて、実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明によれば、測定精度に太陽電池の光反射率やサイズが影響しにくく高精度な測定を可能にするソーラーシミュレーターまたは太陽電池検査装置が提供される。このため、種々の種類の太陽電池や様々な面積の太陽電池を生産する生産工程において太陽電池の検査を精度良く行うことが可能となる。このような検査精度の向上は、高品質な太陽電池の生産に寄与するとともに、そのような太陽電池を一部に含む任意の電力機器または電気機器の普及にも貢献する。
【符号の説明】
【００５２】
１００  太陽電池検査装置
１０、１０Ａ  ソーラーシミュレーター
２  光源の配列
２Ａ  光源ユニット
２Ｂ  光源の像
２Ｘ、２Ｙ  基板
２０  光量制御部
２２  発光面
２４  範囲
２６  点状光源
２８  光
２００  太陽電池
２２０  受光面
３０  電気計測部
４  有効照射域
４２  周縁部近傍
４４  中央部
４８  天板
５  吸収部
５２、５６  吸収層
５２Ａ  吸収面
５４  透光部
６  反射ミラー
６２  面
８  照射面
【図１】
2011152082.tif 000003
【図２】
2011152082.tif 000004
【図３】
2011152082.tif 000005
【図４】
2011152082.tif 000006
【図５】
2011152082.tif 000007
【図６】
2011152082.tif 000008
【図７】
2011152082.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月22日(2012.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
［光源の配列］
光源の配列２は、範囲２４において発光面２２に平面状に並ぶ複数の点状光源２６を備えている。光源の配列２の範囲２４は例えば矩形とされていて、その矩形の範囲２４においては、点状光源２６が縦横に一定のピッチにて並ぶ配列に配置されている。光源の配列２は、図２に示したように、例えば光源ユニット２Ａを一つ以上含む集合からなるように構成することも可能である。この場合の光源ユニット２Ａは、例えば平板状の回路基板（circuit board）に配列された複数の点状光源２６を含んでおり、各点状光源２６はその回路基板に配置されて支持されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
［変形例：吸収層の異なる配置］
ちなみに、本実施形態においては、再反射を抑制するための吸収部５の構成は、光源ユニットの基板２Ｘの有効照射域４側の面に配置された吸収層５２に限定されるものではない。本実施形態において他の吸収部５を備える構成を変形例として説明する。図３（ｂ）は本実施形態において吸収部５を変更した変形例のソーラーシミュレーター１０Ａの構成を示している。この変形例のソーラーシミュレーター１０Ａにおいては、図３（ｂ）に示すように、光源ユニットのための基板２Ｙとして透光性のある材質の基板が採用されている。この場合、各点状光源２６の間隙の少なくとも一部が透光部５４となる。その透光部５４を通った光は、有効照射域４からみて基板２Ｙの背後に出射する。その基板２Ｙの背後には、基板２Ｙを透過した光を吸収するための吸収層５６が適当な位置に吸収部５として配置されている。より具体的には、図３（ｂ）においては、基板２Ｙの背後の空間は板材によって覆われていて、その内面に吸収層５６が配置されて吸収部５として機能する。この吸収層５６は、図３（ａ）に関連して説明した吸収層５２と同様に、光吸収性を示す種々の材質によって形成することができる。このため、各点状光源２６の間隙を通過した光のほとんどは吸収層５６に吸収されてしまい、再度太陽電池に向かう光はごくわずかとなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
この変形例のソーラーシミュレーター１０Ａにおいて、さらに好ましくは、基板２Ｙのいずれかまたは両方の表面に反射防止処理が施されている。この反射防止処理は、典型的には反射防止膜を基板２Ｙの表面に配置することにより行なわれる。このような反射防止処理は、透光部５４を通過する光の基板２Ｙの表面における表面反射を低減させるように機能する。この構成では、基板２Ｙを通過する際に表面反射によって光が反射して再び太陽電池２００に入射することが防止される。この場合の反射防止処理は、太陽電池２００の発電感度のある波長帯域、または照射される光の発光波長帯域において基板２Ｙの透光部５４における表面反射を十分に小さい反射率としうる任意の処理を含んでいる。この反射防止処理が反射防止膜によるものである場合、その反射防止膜の典型例は、いわゆるＡＲコート（anti reflection coating）である。これ以外にもこの反射防止膜には、例えば低屈折率層を配置した反射防止膜、サブミクロンスケールの微小な凹凸形状を付与した層など、任意の反射防止膜を採用することが可能である。
【国際調査報告】
2011152082.tif 000010
2011152082.tif 000011
2011152082.tif 000012
2011152082.tif 000013